基于IPv6流标签的OpenFlow转发研究及优化

摘要

伴随着云计算、大数据技术的高速发展以及物联网、移动互联网在日常生活的普遍使用，传统网络静态化的运作模式越来越难以满足其灵活的资源需求，而新兴的基于软件的网络架构SDN技术将网络设备的控制平面和数据平面分离开，通过集中的控制器对底层网络设备的行为进行控制，为管理员提供了更为灵活可靠的管理与控制网络的新方式。
　　此外，IPv6作为下一代网络协议，拥有很多优良特性，比如巨大的地址空间，简单的报文结构等，能够解决IPv4地址资源稀缺的问题。IPv6和SDN都是当今热议的话题，通过SDN和IPv6网络结合具有的灵活性以及可扩展性，使得未来网络满足资源和功能的可扩展性与灵活性。
　　本文分析了在IPv6数据流中下的SDN网络的一些不足，并通过分析IPv6的新字段流标签的特性，提出了一个IPv6数据流下的SDN的优化方案。通过在SDN的南向接口OpenFlow中使用IPv6流标签，在对IPv6数据包的匹配中进行基于流标签的匹配方案，以减少基于OpenFlow的SDN中的IPv6数据包的转发时延和时延抖动，增加SDN网络的网络性能。同时在OpenFlow交换机的流表中使用流标签，形成具有流标签的流表结构，以减少OpenFlow交换机中的流表大小，为用户提供快速、智能的网络服务。
　　本文基于Mininet仿真模拟器进行仿真实验，分别模拟了基于IPv6地址的SDN方案的IPv6数据包转发过程和基于流标签的SDN流表方案，并对两种方案的转发时延、时延抖动和流表大小进行了分析，实验结果表明，IPv6数据流的传输过程中，基于流标签的SDN方案在转发时延、时延抖动和流表大小上都有了明显的提升。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究现状

1．3 课题研究意义

1．4 论文组织结构

1．5 本章小结

2 相关技术介绍

2．1 SDN技术概述

2．1．1 SDN核心思想

2．1．2 SDN网络架构

2．2 IPv6技术概述

2．2．1 IPv6简介

2．2．2 IPv6基本报头结构

2．3 OpenFlow技术概述

2．3．1 OpenFlow交换机

2．3．2 OpenFlow控制器

2．4 本章小结

3 基于IPv6的OpenFlow优化分析

3．1 基于IPv6的OpenFlow存在的问题及分析

3．1．1 基于IPv6的OpenFlow面临的问题

3．1．2 基于IPv6的OpenFlow仿真与分析

3．2 基于IPv6的流标签特征分析

3．2．1 流标签介绍

3．2．2 流标签研究现状

3．3 基于IPv6流标签的OpenFlow优化分析

3．3．1 IPv6中流标签对流分类的支持

3．3．2 OpenFlow中的流标签对流分类的支持

3．3．3 OpenFlow对QoS的支持

3．4 本章小结

4 基于IPv6的OpenFlow优化方案研究

4．1 基于IPv6的OpenFlow功能分析

4．1．1 OpenFlow的数据包匹配分析

4．1．2 OpenFlow流表分析

4．2 基于IPv6的OpenFlow流标签匹配优化机制

4．2．1 基于IPv6的OpenFlow流标签转发方法优化

4．2．2 流标签的具体设计

4．3 基于IPv6的OpenFlow流标签的流表结构优化

4．4 基于IPv6的OpenFlow流标签转发优化详细设计

4．5 本章小结

5 仿真实验及结果分析

5．1 仿真实验环境

5．1．1 Mininet

5．1．2 Ryu

5．1．3 实验环境搭建

5．1．4 实验场景设计

5．2 仿真实验结果

5．2．1 性能评价指标

5．2．2 实验结果分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢